Introduktion
Hvad er den bedste måde at termokarakterisere materialer med høj ledningsevne ved kryogene og moderate temperaturer eller keramik og ildfaste materialer ved forhøjede temperaturer? En nøjagtig, pålidelig og elegant løsning er Flash-metoden. Den har vist sig at være en pålidelig berøringsfri og direkte målemetode inden for mange anvendelsesområder, herunder polymerer, keramik, metaller og ildfaste materialer. I mellemtiden er kravet om høj prøvegennemstrømning og samtidig forbedring af præcisionen blevet mere og mere vigtigt.
Med LFA 467 HyperFlash® (figur 1) tilbyder NETZSCH effektiv, topmoderne teknologi til bestemmelse af termofysiske egenskaber på tværs af et bredt anvendelsesområde.
For yderligere at forbedre præcisionen af LFA-målinger er der blevet udviklet en bevægelig linse kaldet ZoomOptics . ZoomOptics giver mulighed for et optimeret synsfelt af prøvens overflade ved hjælp af softwarestyring. De følgende illustrationer vil tydeliggøre konceptet bag denne nyligt implementerede enhed.
Uden ZoomOptics - Forvrængning fra blændeåbningenStop
I andre moderne LFA-systemer er synsfeltet fast og large nok til at rumme prøver med en diameter på large(figur 2). Når man tester prøver med mindre diameter, bruger man ofte masker i et forsøg på at minimere omgivelsernes indflydelse. Dette resulterer ofte i en betydelig forvrængning af den termiske kurve, idet detektoren ikke kun registrerer prøvens temperaturudsving, men også eventuelle udsving fra aperturstoppet.
Derfor vil den termiske kurve enten vise en konstant stigende tendens eller, som vist nedenfor, en længere udjævningsperiode (figur 3). Det problematiske ved dette er, at en uerfaren bruger ikke kan se en sådan forvrængning. Der mangler både et fald i detektorsignalet og et klart maksimum. Det skyldes, at effekterne fra blænden overlejres af effekterne fra prøven.
ZoomOptics Omgår problemet med forvrængning ved blændeåbning
Den nye ZoomOptics funktion i LFA 467 HyperFlash® sikrer, at det IR-signal, der registreres, udelukkende stammer fra prøveoverfladen og ikke fra nogen omkringliggende zoner (figur 4). Det gør det muligt at teste både large og small prøver med et optimalt sensorområde. I modsætning til den tidligere konfiguration (figur 2) er linsen nu blevet forskudt for at opnå et passende synsfelt. Blænden er således ikke længere i stand til at producere nogen mærkbar effekt på signalet. Som forventet er den termiske kurve nu i overensstemmelse med den teoretiske model og giver korrekte diffusivitetsværdier (figur 5).
ZoomOptics for præcise måleresultater
Mellem detektoren og prøven optimerer en trinmotoraktiveret linse synsfeltet ved hjælp af softwarekontrol; dvs. uden behov for at anvende en maske (figur 6; patentanmeldt). Dette omgår forekomsten af måleartefakter, der skyldes bidrag fra blændepladen, som forårsager et forsinket IR-signal på prøven. Eksemplet i figur 6 viser en kontrast mellem to Pyroceram-målinger; den første (grønt resultat, højre billede) anvendte ZoomOptics , og den anden (gult resultat, venstre billede) gjorde ikke. I dette eksempel blev Pyroceram målt. Den teoretiske termiske diffusivitet for Pyroceram ved RT er 1,926 mm²/s, en værdi, der er i god overensstemmelse med det grønne resultat i figur 6. For det gule resultat var der en afvigelse på 38 %, som skyldtes en forkert justering af linsen, der dækkede både prøven og en del af omgivelserne.
Konklusion
En af de enestående egenskaber ved LFA 467 HyperFlash® er den valgfrit integrerede ZoomOptics . Den gør det unødvendigt at arbejde med masker og udtoner i stedet signalforvrængninger fra prøvens umiddelbare omgivelser. Som følge heraf øges præcisionen af testresultaterne - især for prøver med mindre diametre.